[发明专利]一种风力发电机组塔架安全智能监测方法及系统

权利要求书

1.一种风力发电机组塔架安全智能监测方法，采用一种风力发电机组塔架安全智能监测系统，系统包括机塔，其特征在于，还包括：

塔顶倾角传感器(1)，采集倾角，采集到的倾角数据接入塔基采集站(5)；

塔中加速度传感器(2)，采集加速度值，并将加速度数据接入塔基采集站(5)；

塔基倾角传感器(3)，采集倾角，采集到的倾角数据接入塔基采集站(5)；

RS485模块(4)，用于将塔顶倾角传感器(1)、塔中加速度传感器(2)和塔基倾角传感器(3)与塔基采集站(5)连接；

塔基采集站(5)，用于采集部署在塔基和塔顶的倾角数据，将倾角数据进行低通滤波处理，将加速度数据进行带通滤波处理，将倾角数据和加速度数据存盘发送；

塔基交换机(6)，作用于塔基采集站(5)和服务器(7)之间用于交换存盘数据；

服务器(7)，接受塔基采集站(5)发送的存盘数据，将数据整合后发送给上位机(8)；

上位机(8)，分析塔顶倾角数据计算塔顶位移特征值及对应方位并分析塔中加速度数据计算塔筒振动数据的特征值，判定特征值是否超出警戒；

其中，塔顶倾角传感器(1)设置在机塔顶部，塔中加速度传感器(2)设置在机塔中部，塔基倾角传感器(3)设置在机塔底部，RS485模块(4)、塔基采集站(5)、塔基交换机(6)、服务器(7)和上位机(8)依次连接，RS485模块(4)还分别与塔顶倾角传感器(1)、塔中加速度传感器(2)和塔基倾角传感器(3)相连接；

所述方法包括以下步骤：

S1：塔顶倾角传感器和塔基倾角传感器采集倾角数据；

S2：塔中加速度传感器采集加速度数据；

S3：塔基采集站采集倾角数据和加速度数据并进行滤波、计算处理；

S4：上位机分析塔基倾角数据得到不均匀沉降特征值及对应方位、分析塔顶倾角数据计算塔顶位移特征值及对应方位、分析塔中加速度数据计算塔筒振动数据的特征值；

S5：上位机判断不均匀沉降特征值、塔顶位移特征值及塔筒振动数据的特征值是否超出警戒值，若有一个超出警戒值则进入S6，否则返回S1；

S6：系统告警控制风电机组停机；

其中，倾角数据包括X方向和Y方向的倾角值，X方向与Y方向互相垂直；塔基采集站采集倾角数据的采样频率是100HZ，塔基采集站采集加速度数据的采样频率为25.6HZ；倾角数据的计算周期为100s，即倾角数据100s采集1000点为一组波形数据；加速度数据的计算周期为10s，即加速度数据10s采集256点为一组波形数据；

所述S3包括以下步骤：

S31：塔基采集站监测塔基倾角数据并计算其合成角和方向角，分析基础不均匀沉降及对应方位，并将数据存盘，采集塔顶倾角数据并计算其合成角和方向角，分析塔顶位移及对应方位，并将数据存盘；

S32：塔基采集站监测加速度数据并进行数据处理；

所述S31包括以下步骤：

S311：判断采样周期是否达到100s，若达到则进入S312，否则采集数据后进入S312；

S312：重置采样定时器；

S313：计算倾角数据的合成角度和方向角；

S314：计算本周期数据特征值；

S315：塔基采集站将波形数据和特征值数据存盘；

S316：将所有数据发入上位机；

所述S313的合成角度计算方式如下：

塔基采集站向塔基倾角传感器和塔顶倾角传感器获取的是x方向和y方向倾角值合成角α与其关系是，tan²α＝tan² x+tan² y

可以得到合成角

方位角θ计算如下：

按每100s作为一个波形周期计算波形的有效值

其中N为一个波形周期的采样点数，α_i是每一个合成角度，并将有效值和原始波形数据存盘；x轴输出角度正值指向北，方位角为0°；x轴输出角度负值指向南，方位角为180°；y轴输出角度正值指向东，方位角为90°；y轴输出角度负值指向西，方位角为270°。